[논문 리뷰] The VIMOS VLT Deep Survey: the redshift distribution N(z) of magnitude-limited samples down to iAB=24.75 and KsAB=22

O. Le Fèvre, P. Cassata외 21명|arXiv (Cornell University)|2013. 07. 24.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena참고 문헌 7인용 수 6

한 줄 요약

이 논문은 VIMOS VLT 딥 서베이(VVDS)의 스펙트로스코픽 적색편이를 사용하여 iAB = 24.75 및 KsAB = 22까지의 등급 한정 은하 샘플의 적색편이 분포 N(z)를 제시한다. 이는 0 ≤ z ≤ 5 범위를 커버한다. 연구는 등급으로 선택된 샘플이 색-색 선택 샘플보다 1.5–3배 더 많은 고적색편이 은하(z > 2)를 식별함을 보여주며, 밀레니엄 시뮬레이션에 적용된 반분석 모델이 z > 2에서 밝고 항성 형성 중인 은하를 과소평가하고 z < 1에서 어두운 은하를 과대평가함을 드러낸다.

ABSTRACT

We measure and analyse the redshift distribution N(z) of magnitude-selected samples using spectroscopic redshift measurement from the magnitude-selected VIMOS VLT Deep Survey (VVDS) with 172. Down to iAB&lt;24.75 the sample has a mean redshift z=1.15 and 17.1% of the galaxies are beyond z=2. The projected sky density is 2.07+/-0.12 gal/arcmin2 at 1.42 than in colour-colour selected samples, and we use the magnitude-selected VVDS to emphasize the large uncertainties associated to other surveys using colour or colour-colour selected samples. Our results further demonstrate that semi-analytical models on dark matter simulations have yet to find the right balance of physical processes and time-scales to properly reproduce a fundamental galaxy population property like the observed N(z).

연구 동기 및 목표

• iAB = 24.75 및 KsAB = 22까지의 등급 한정 샘플에서 은하의 적색편이 분포 N(z)를 측정하고, z ≈ 5까지 연장한다.
• 고적색편이 은하를 식별하는 데 있어 등급으로 선택된 샘플과 색-색으로 선택된 샘플의 완전성과 신뢰성 간 비교를 수행한다.
• 관측된 N(z) 분포와 비교하여 밀레니엄 암흑물질 시뮬레이션에 적용된 반분석 모델의 성능을 평가한다.
• 약화 렌즈 및 천체역학 연구에 사용할 수 있도록 N(z)에 대한 강력한 파arametric 피팅을 제공한다.
• 적색편이 밴드에 걸친 투영 은하 수 밀도의 천체적 변동성과 포isson 노이즈를 정량화한다.

제안 방법

• 연구는 0226-04 영역의 최종 VVDS 데이터 배포를 사용하며, 스펙트로스코픽 적색편이를 가진 10,765개의 은하가 iAB magnitude 기반으로만 선택되었다(17 ≤ iAB ≤ 24.75).
• i-대역, J, H, Ks-대역 등급 한정 샘플에 대해 적색편이 분포 N(z)를 계산하였으며, 전체 은하 인구에 대한 파라미터 피팅을 제공하였다.
• 적색편이 밴드에 걸쳐 1각분²당 투영 은하 수 밀도를 유도하였으며, 오차는 포isson 노이즈와 천체적 변동성 모두를 고려했다.
• 관측된 N(z)는 다른 깊은 서베이 결과와 밀레니엄 시뮬레이션에 적용된 반분석 모델의 예측과 비교되었다.
• 색-색 선택 방법(예: BzK, LBG)이 1.4 ≤ z ≤ 4.5 범위의 은하 선택 효율성과 오염 수준을 테스트하였다.
• 관측된 N(z)와 모델 예측 간의 통계적 비교를 통해 저적색편이(z < 1) 및 고적색편이(z > 2) 영역에서 은하 수의 불일치를 평가하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 z > 2에서 등급 한정 샘플의 적색편이 분포 N(z)는 색-색으로 선택된 샘플과 어떻게 비교되는가?
• RQ2 iAB ≤ 24.75 및 KsAB ≤ 22 조건에서 핵심 적색편이 밴드(1.4 ≤ z ≤ 2.5, 2.7 ≤ z ≤ 3.4, 3.4 ≤ z ≤ 4.5)의 진짜 은하 밀도는 얼마인가?
• RQ3 색-색으로 선택된 샘플은 목표 적색편이 외의 은하에 얼마나 오염되어 있는가?
• RQ4 밀레니엄 시뮬레이션에 적용된 반분석 모델은 0 ≤ z ≤ 5 범위에서 밝고 어두운 은하의 관측된 N(z)를 정확히 재현하는가?
• RQ5 천체적 변동성과 포isson 노이즈는 깊은 서베이에서 투영 은하 수 밀도의 신뢰성에 어떤 영향을 미치는가?

주요 결과

• iAB ≤ 24.75인 샘플의 평균 적색편이는 z̄ = 1.15이며, 이 중 17.1%가 z > 2에 위치한다.
• KsAB ≤ 22.5일 때 1.4 ≤ z ≤ 2.5 범위의 투영 은하 밀도는 2.07 ± 0.12개/각분²이다.
• 0.59 ± 0.09개/각분²의 투영 은하 밀도는 iAB = 24.75보다 밝은 3.4 ≤ z ≤ 4.5 범위에서 관측되었으며, 2.7 ≤ z ≤ 3.4 범위의 밀도는 1.72 ± 0.15개/각분²이었다.
• 등급으로 선택된 샘플은 LBG나 BzK 색-색 선택 샘플보다 z ∼ 3에서 1.5~3배 더 많은 은하를 식별한다. 이는 필터 감도가 라이만 브레이크에 따라 다르기 때문이다.
• 색-색 선택 방법(예: BzK, LBG)은 목표 적색편이 범위 내 은하의 최대 20–30%를 놓치며, 비목표 적색편이에 위치한 은하에 의해 오염된다.
• 밀레니엄 시뮬레이션에 적용된 반분석 모델은 z > 2에서 밝고 항성 형성 중인 은하의 수를 약 4배 과소평가하고, z < 1에서 어두운 은하의 수를 약 40% 과대평가한다.